[發明專利]一種壓鑄機機鉸系統的設計方法

有效

• 申請號: 202010767156.8
• 申請日: 2020-08-03
• 公開（公告）號: CN111922316B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 張華偉;殷術貴;毛璐瑤;郭偉科;施維;吳智恒
• 申請（專利權）人: 廣東省智能制造研究所
• 主分類號: B22D17/26
• 分類號: B22D17/26
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務所有限公司 44228
• 代理人: 劉媖;沈悅濤

1.一種壓鑄機機鉸系統的設計方法，其特征在于：

步驟一，三維建模：采用三維設計軟件建立壓鑄機開模和鎖模工況下的合模機構裝配體幾何模型；

步驟二，簡化壓鑄機的裝配體模型：去除裝配體模型中不影響合模機構功能、力學性能以及可以通過運動副簡化的非核心部件；簡化核心部件中的微觀細節結構特征；

步驟三，對簡化后的壓鑄機裝配體幾何模型進行離散化：在CAE軟件中采用四面體或六面體單元對簡化后的合模機構幾何模型進行網格劃分，設置相對應的材料力學性能參數；設置控制尺寸、雅可比值以及最大和最小角度的網格質量參數；

步驟四，提取合模機構的載荷及約束關系，建立邊界條件及對應的合模機構力學模型：根據壓鑄機實際工況合模機構受力情況，在模板上部件上施加相應的約束、載荷，同時設置模板與哥林柱、模具、機鉸、轉軸的接觸關系；分別得到合模機構、機鉸系統、轉軸系統的力學模型；

步驟五，基于有限元法求解，計算合模機構和機鉸系統的力學性能：將合模機構和機鉸系統的力學模型提交至CAE軟件求解器，后處理計算結果得到不同工況下合模機構和機鉸系統的應力、位移云圖；

步驟六，驗證仿真數值模型的準確性和計算精度：通過實驗方式測試現有機型的應力/應變與位移量和鎖模力大小，在實驗工況與仿真工況相同的條件下，分別驗證確定合模機構和機鉸系統數值模擬的準確性和計算精度是否滿足要求；若滿足要求，即得到可靠的合模機構和機鉸系統建模模型，執行步驟七；若不滿足要求，則返回步驟二重新修改簡化模型；

步驟七，評估壓鑄機合模機構各個模板、哥林柱和機鉸系統的強度是否滿足要求：根據強度理論和設計要求校核壓鑄機合模機構各零部件及系統是否滿足要求；若滿足要求，開始進行機鉸系統的詳細設計，執行步驟八；否，返回步驟一重新建模；

步驟八，計算合模機構以及機鉸系統的剛度系數：根據合模機構及機鉸系統的力學性能計算結果，分別計算合模機構和機鉸系統的剛度系數；

步驟九，在合模機構三維裝配體模型中提取模板、哥林柱、機鉸部件與鉸軸的空間位置信息、質量、運動關系和水平/垂直方向剛度信息；

步驟十，在多體動力學軟件中，建立機鉸系統的簡化多剛體/柔性體動力學計算模型；

步驟十一，基于運動學方法，仿工況機鉸的收、放動作，實現開模和鎖模的過程仿真：根據機鉸系統的實際運動參數，分別計算由鎖模狀態到開模狀態以及開模狀態到鎖模狀態機鉸系統的運動過程；

步驟十二，計算開模/鎖模過程機鉸系統的擴力倍數和行程比，繪制擴力倍數和行程比的時間歷程曲線：對運動學仿真結果進行后處理，用機鉸系統輸出載荷除以輸入載荷即得到擴力倍數，動型座板速度除以十字頭速度得到行程比，分別計算出開模和鎖模過程擴力倍數和行程比的時間歷程曲線；

步驟十三，計算考慮機構變形和滿足機鉸系統合模條件下的臨界角度：融入合模機構力學性能計算的模板、機鉸、轉軸、模具和哥林柱的變形量/剛度數據，計算出機鉸系統合模時的實際位置以及對應的機鉸系統零部件的臨界角度；

步驟十四，計算合模臨界角度對應的機鉸系統擴力倍數、行程比和鎖模力：根據合模時機鉸系統的臨界角度以及擴力倍數、行程比的時間歷程曲線，計算合模臨界角度對應的鎖模力、行程比和機鉸系統擴力倍數；

步驟十五，評估鎖模力和行程比的大小是否滿足設計要求，若鎖模力和行程比大小滿足要求，則得到滿足設計要求的機鉸系統結構設計，若不滿足設計要求則返回步驟一，重新設計機鉸系統各零部件，直至完成整個設計流程。

2.根據權利要求1所述的壓鑄機機鉸系統的設計方法，其特征在于：所述步驟四和五中的合模機構力學模型的建立方法包括：

1）設置單元類型，包括四面體單元或者六面體單元；

2）設置載荷類型，包括水平載荷、垂直載荷、質量載荷；

3）設置接觸類型，包括點對面接觸、面對面接觸、摩擦系數；

4）設置計算類型，采用非線性靜態分析；

5）建立機鉸系統力學模型，包括：勾鉸、長鉸、小鉸、十字頭和轉軸；

6）建立合模機構的整體力學模型：包括定型座板、動型座板、尾板、哥林柱、模具、機鉸系統的力學模型。